Четырехногая змея оказалась ящерицей
Знаменитая четырехногая змея Tetrapodophis amplectus из раннемеловых отложений Бразилии оказалась ящерицей из вымершего семейства долихозавров. Повторно осмотрев единственный образец этого вида, палеонтологи обнаружили, что его первоначальное описание содержит ряд ошибок. Таким образом, T. amplectus не может претендовать на роль переходного звена между ящерицами и змеями. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of Systematic Palaeontology.
О происхождении змей известно немногое. Предполагается, что их предками были напоминающие варанов ящерицы, которые жили около 125 миллионов лет назад. Однако в деталях восстановить ранние этапы эволюции змей, например, выяснить, как и почему они потеряли конечности, пока невозможно, поскольку остатки этих рептилий плохо сохраняются в палеонтологической летописи. Неудивительно, что любые находки вероятных переходных звеньев между ящерицами и змеями вызывают у специалистов огромный интерес.
Одно из таких перспективных ископаемых было описано в 2015 году. Во время работ в Юрском музее общины Зольнхофен палеонтолог Дэвид Мартилл (Dave Martill) из Портсмутского университета обнаружил хорошо сохранившийся экземпляр небольшой змееподобной рептилии возрастом около 120 миллионов лет. Окаменелость (а именно отпечаток со скелетом и противоотпечаток) была добыта в ранемеловой формации Крато в Бразилии, после чего ее нелегально вывезли в Германию и несколько десятков лет хранили в частной коллекции, пока не передали в аренду музею.
Внимательно осмотрев образец, Мартилл обнаружил, что у древней рептилии, которую он отнес к настоящим змеям, были ноги: укороченные передние и хорошо развитые задние. К этому моменту палеонтологи уже описали несколько ископаемых видов змей с уменьшенными, но не окончательно исчезнувшими задними ногами, однако змеи с полным набором конечностей не попадались им ни до, ни после. Исследователь дал находке название Tetrapodophis amplectus, что в переводе означает «обнимающая четырехногая змея». Авторы описания предположили, что эта рептилия, достигавшая около двадцати сантиметров в длину, вела роющий образ жизни, а конечности использовала не для передвижения, а чтобы обхватывать ими жертву во время охоты или партнера во время спаривания.
T. amplectus казался отличным кандидатом на роль переходного звена между ящерицами и змеями. Однако его постигла непростая судьба. В 2016 году окаменелость получила повреждения, после чего владельцы ограничили доступ к ней. Кроме того, некоторые палеонтологи призвали игнорировать эту находку из-за этических и правовых проблем, связанных с ее незаконным вывозом из Бразилии. В результате сложилась парадоксальная ситуация: хотя T. amplectus часто упоминается в научной и научно-популярной литературе в качестве «четырехногой змеи», специалисты лишены возможности полноценно изучить этот важный образец, чтобы, например, подтвердить его систематическое положение.
Палеонтолог Майкл Колдуэлл (Michael W. Caldwell) из Альбертского университета и его коллеги решили изменить сложившуюся ситуацию. Еще в 2015 году они смогли получить разрешение на осмотр единственного экземпляра T. amplectus и сделали ряд цифровых фотографий образца. В течение последующих лет авторы внимательно изучали их. Особое внимание они уделили противоотпечатку, который был практически проигнорирован в первоначальном описании вида.
В ходе работ выяснилось, что Мартилл и его соавторы неверно интерпретировали многие анатомические и морфологические особенности образца, в результате чего ошибочно причислили его к змеям. Кроме того, вопреки утверждениям из первоначального описания, T. amplectus вряд ли мог широко распахивать рот, как это делают змеи, душить добычу и обхватывать жертв или партнеров лапами.
По мнению Колдуэлла с соавторами, T. amplectus был вовсе не четырехногой змеей, а ящерицей из вымершего семейства Dolichosauridae. Эти рептилии, родственные варанам и мозазаврам, обитали в меловых морях и по образу жизни напоминали современных морских змей. Большинство описанных к настоящему времени долихозавров известны из позднего мела, что делает раннемелового T. amplectus одним из древнейших представителей этой группы, хотя и не самым древним.
Вероятно, этот вид жил не в морях, а в пресных водоемах — на это указывают некоторые анатомические черты, а также особенности отложений, в которых он был обнаружен. Интересно, что немного более древний долихозавр Kaganaias hakusanensis, описанный из раннего мела Японии, также, вероятно, обитал в реках и озерах. Это свидетельствует, что эволюция данной группы началась в пресных водах, после чего они освоили моря и океаны. Никаких указаний на роющий образ жизни, о которых упоминали Мартилл и его соавторы, исследователи не обнаружили.
Хотя новое исследование лишило T. amplectus статуса переходного звена между ящерицами и змеями, Колдуэлл и его коллеги подчеркивают, что это не делает данный образец менее интересным для палеонтологов. Тем не менее, поиски настоящей четырехногой змеи придется продолжить.
Сопоставив молекулярные данные с анализом ископаемых находок, исследователи пришли к выводу, что все современные змеи происходят от шести эволюционных линий, которые пережили погубившее нептичьих динозавров вымирание на рубеже мела и палеогена. Вскоре после массового вымирания высшие змеи пережили всплеск разнообразия, связанный с освоением новых регионов и экологических ниш.
Сергей Коленов
Эти беспозвоночные жили на планете в кембрийском периоде
Ученые нашли предков тихоходок. Ими оказались беспозвоночные из группы Luolishaniidae, которые жили на земле в кембрийском периоде. Эти существа напоминали современных тихоходок строением ротового аппарата и конечностей. Однако в телах луолишаниид было больше сегментов, а конечности были длиннее. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, тихоходки в процессе эволюции становились все более мелкими, из-за чего им пришлось пожертвовать частью сегментов тела и длинными конечностями. Тихоходки (Tardigrada) давно привлекают внимание ученых благодаря способности выживать в экстремальных условиях, например, под воздействием высоких доз радиации или при очень низких температурах. Однако о происхождении этих необычных существ до сих пор известно немного. Предполагается, что их предками были кембрийские морские беспозвоночные лобоподы (Lobopodia), напоминавшие червей с мягким телом и короткими конечностями, такие как галлюцигения (Hallucigenia). Помимо тихоходок, от лобопод, вероятно, произошли членистоногие (Arthropoda) и онихофоры (Onychophora). Команда специалистов, которую возглавил Тхэ-юн Пак (Tae-Yoon S. Park) из Корейского института полярных исследований, решила выяснить, как тихоходки приобрели характерный план строения, который включает четыре пары конечностей с коготками на концах и выстланную кутикулой глотку. Простое изучение ископаемых тихоходок не дает ответа на этот вопрос, поскольку они очень скудно представлены в палеонтологической летописи. Древнейший организм, который можно отнести к этой группе, жил в среднем кембрии. Однако он вел паразитический образ жизни — а значит, строение его тела было узко специализированным и сильно отличалось от предкового. А тихоходки Milnesium swolenskyi, Beorn leggi и Paradoryphoribius chronocaribbeus из мелового и миоценового янтаря уже сильно напоминали современных. Пак и его коллеги собрали сведения о строении тела 40 видов тихоходок (включая три вымерших вида, известных по инклюзам в янтаре), всех кембрийских лобопод и ряда видов членистоногих и онихофор. В первую очередь авторов интересовало устройство ротового аппарата, конечностей и покровов. В результате выяснилось, что у тихоходок и лобопод много общих анатомических черт. Среди них кутикулярные чувствительные органы вокруг рта, парные выросты в средней части головы, дифференциация конечностей на два типа, наличие когтей и присутствие заостренных частей в ротовом аппарате. Кроме того, мышцы тихоходок и лобопод крепятся похожим образом. Таким образом, многие характерные признаки тихоходок унаследованы ими от лобопод. В классе Eutardigrada больше всего предковых черт сохранил род Milnesium, а в классе Heterotardigrada — род Coronarctus. У представителей обоих этих родов удлиненное тело, отсутствуют кутикулярные пластинки на сегментах тела, а на конечностях нет пальцев, так что когти крепятся к ним непосредственно. Ранее самыми примитивными тихоходками считались представители семейства Stygarctidae. На следующем этапе Пак с соавторами построили филогенетическое древо тихоходок. Так им удалось выяснить, что наиболее вероятными предками этих беспозвоночных были лобоподы из клады Luolishaniidae, которые жили на планете в кембрийском периоде и обладали пятью-шестью парами конечностей. На близкое родство двух этих групп указывают такие общие признаки, как сходные ротовые придатки и наличие двух типов конечностей. Впрочем, некоторые черты строения тихоходок заметно изменились по сравнению с предками. Например, если конечности луолишаниид были длинными, то у тихоходок они стали намного короче, вероятно, из-за потери гена dachshund. А от девяти-шестнадцати сегментов тела, характерных для представителей группы Luolishaniidae, у их потомков осталось лишь четыре. По мнению Пака и его коллег, тихоходки утратили средние сегменты тела, соответствующих груди и части брюшка насекомых. Вероятно, укорочение конечностей и всего тела связано с миниатюризацией этих беспозвоночных. Ранее мы рассказывали о том, как биологи из Техасского университета проверили на нейронах крыс белок Dsup, который отвечает за радиационную защиту тихоходок. В прошлых работах на клетках эмбриональных почек человека это вещество защищало цепи ДНК от повреждений, но в головном мозге млекопитающих повело себя с точностью до наоборот. После внедрения гена Dsup в нейронах быстро появлялись признаки необратимого повреждения, а риск гибели клеток повышался.